風(fēng)力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)流固熱耦合及可靠性研究

1 緒論
1．1 課題背景及課題來(lái)源
1．1．1 課題背景
1．1．2 研究意義及目的
1．1．3 課題來(lái)源
1．2 風(fēng)力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)
1．2．1 傳動(dòng)系統(tǒng)概述
1．2．2 研究現(xiàn)狀
1．3 相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀
1．3．1 風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)載荷研究
1．3．2 傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)特性研究
1．3．3 虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究現(xiàn)狀
1．3．4 流固耦合分析研究現(xiàn)狀
1．3．5 機(jī)械可靠性靈敏度研究現(xiàn)狀
1．3．6 耦合熱分析的研究現(xiàn)狀
1．4 本書的主要研究工作
2 風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力載荷工程計(jì)算
2．1 概述
2．1．1 風(fēng)力機(jī)載荷
2．1．2 坐標(biāo)系
2．1．3 坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換
2．2 weibull風(fēng)速分布數(shù)學(xué)模型
2．3 空氣動(dòng)力載荷
2．3．1 時(shí)變氣動(dòng)載荷
2．3．2 湍流載荷
2．3．3 尾流互擾載荷
2．3．4 空氣密度變化引起的載荷變化
2．4 其他載荷
2．4．1 慣性載荷
2．4．2 重力載荷
2．4．3 冰載荷
2．4．4 地震載荷
2．5 風(fēng)力機(jī)運(yùn)行載荷
2．5．1 風(fēng)切變對(duì)風(fēng)力機(jī)載荷影響
2．5．2 機(jī)械制動(dòng)載荷
2．5．3 塔影效應(yīng)
2．6 風(fēng)力機(jī)流固耦合理論分析
2．6．1 流體控制方程
2．6．2 固體控制方程
2．6．3 流固耦合方程
2．7 計(jì)算實(shí)例
2．7．1 風(fēng)力機(jī)工程簡(jiǎn)化
2．7．2 計(jì)算結(jié)果
2．8 小結(jié)
3 穩(wěn)定氣流作用下風(fēng)力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)及動(dòng)力學(xué)分析
3．1 概述
3．2 傳動(dòng)系統(tǒng)虛擬樣機(jī)的建立
3．3 具有運(yùn)動(dòng)自由度的傳動(dòng)系統(tǒng)模態(tài)分析
3．3．1 單自由度體系的振動(dòng)
3．3．2 隨機(jī)振動(dòng)分析
3．3．3 多自由度體系的線性反映分析
3．3．4 計(jì)算實(shí)例
3．4 傳動(dòng)系統(tǒng)諧響應(yīng)分析
3．4．1 計(jì)算方法
3．4．2 計(jì)算實(shí)例
3．5 傳動(dòng)系統(tǒng)譜分析
3．5．1 隨機(jī)振動(dòng)方法
3．5．2 氣動(dòng)載荷隨機(jī)振動(dòng)分析
3．5．3 平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程的譜參數(shù)
3．5．4 隨機(jī)連續(xù)體的固有值分析
3．5．5 功率譜密度響應(yīng)和均方根響應(yīng)
3．5．6 計(jì)算實(shí)例
3．6 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析
3．6．1 沖擊動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析一般方法
3．6．2 傳動(dòng)系統(tǒng)沖擊動(dòng)態(tài)響應(yīng)有限元分析
3．6．3 計(jì)算實(shí)例
3．7 接觸分析
3．7．1 接觸算法
3．7．2 接觸摩擦模型
3．7．3 計(jì)算實(shí)例
3．8 小結(jié)
4 考慮結(jié)構(gòu)特征下風(fēng)力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)特性研究
4．1 概述
4．2 傳動(dòng)系統(tǒng)固有特征
4．2．1 分析方法及流程
4．2．2 傳動(dòng)系統(tǒng)有限元模型
4．3 傳動(dòng)系統(tǒng)模態(tài)及機(jī)械敏感度分析
4．3．1 傳動(dòng)系統(tǒng)模態(tài)及固有頻率
4．3．2 固有頻率對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的敏感度
4．4 傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)分析
4．4．1 傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)
4．4．2 運(yùn)行參數(shù)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)特性的影響
4．4．3 傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)激勵(lì)分析
4．5 小結(jié)
5 綜合載荷作用下傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)特性及機(jī)械可靠性靈敏度分析
5．1 概述
5．2 風(fēng)力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)靜力學(xué)分析
5．3 風(fēng)力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力特性分析
5．3．1 分析流程
5．3．2 風(fēng)力機(jī)模型的建立
5．3．3 氣動(dòng)載荷的作用過(guò)程
5．3．4 輪轂一主軸一主軸軸承傳動(dòng)系統(tǒng)瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析
5．3．5 考慮運(yùn)行載荷下齒輪箱一高速軸一發(fā)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)譜分析
5．4 傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械可靠性靈敏度分析
5．4．1 分析方法
5．4．2 傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械可靠性模型
5．4．3 考慮運(yùn)行載荷作用下風(fēng)力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)可靠性分析
5．5 小結(jié)
6 基于熱變形的齒輪副非漸開(kāi)線誤差分析
6．1 概述
6．2 齒輪熱變形基本理論
6．3 齒輪副虛擬樣機(jī)的建立
6．3．1 齒廓曲線的參數(shù)方程
6．3．2 全齒實(shí)體模型的建立
6．4 齒輪穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)有限元分析
6．4．1 導(dǎo)熱微分方程和定解條件的確定
6．4．2 齒輪各邊界條件的確定
6．4．3 熱載荷的確定
6．5 齒輪瞬態(tài)溫度場(chǎng)有限元分析
6．5．1 導(dǎo)熱微分方程和定解條件的確定
6．5．2 齒輪瞬態(tài)熱分析的有限元方法
6．5．3 邊界條件的加載
6．6 齒輪熱-結(jié)構(gòu)耦合有限元分析
6．7 熱變形引起的非漸開(kāi)線誤差計(jì)算
6．8 計(jì)算實(shí)例
6．8．1 齒輪副有限元模型的建立
6．8．2 齒輪副熱-結(jié)構(gòu)耦合的有限元分析
6．8．3 齒輪副熱變形的計(jì)算
6．9 小結(jié)
7 基于熱分析的齒輪模態(tài)及共振可靠性靈敏度分析
7．1 概述
7．2 溫度影響模態(tài)的基本理論
7．2．1 模態(tài)分析理論
7．2．2 溫度對(duì)結(jié)構(gòu)模態(tài)的影響機(jī)制
7．2．3 熱應(yīng)力的理論基礎(chǔ)
7．3 考慮溫度場(chǎng)的齒輪模態(tài)分析
7．3．1 分析方法及流程
7．3．2 求解齒輪熱應(yīng)力
7．3．3 ANSYS的模態(tài)分析
7．4 齒輪共振可靠性及靈敏度分析方法
7．4．1 齒輪共振失效分析
7．4．2 Monte Carlo模擬法
7．4．3 ANSYS概率有限元法
7．5 計(jì)算實(shí)例
7．5．1 齒輪軸有限元模型的建立
7．5．2 求解齒輪軸熱應(yīng)力
7．5．3 考慮溫度場(chǎng)的齒輪軸模態(tài)分析
7．5．4 基于熱分析的齒輪振動(dòng)可靠性及靈敏度分析
7．6 小結(jié)
8 齒輪熱彈耦合特性分析
8．1 概述
8．2 熱彈耦合接觸有限元法
8．2．1 接觸傳熱迭代過(guò)程
8．2．2 彈性接觸迭代過(guò)程
8．2．3 耦合迭代求解
8．3 基于ANSYS求解熱彈性耦合分析
8．3．1 熱彈耦合結(jié)構(gòu)分析接觸類型的確定
8．3．2 熱彈耦合結(jié)構(gòu)分析接觸算法的確定
8．3．3 熱彈耦合有限元模型的建立
8．3．4 熱彈耦合接觸分析流程圖
8．4 響應(yīng)面-Monte Carlo可靠性靈敏度分析方法
8．4．1 響應(yīng)面法
8．4．2 建立齒面接觸強(qiáng)度的極限狀態(tài)函數(shù)
8．4．3 Monte Carlo可靠性靈敏度分析
8．5 計(jì)算實(shí)例
8．5．1 熱彈耦合接觸應(yīng)力的提取
8．5．2 響應(yīng)面法擬合極限狀態(tài)函數(shù)
8．5．3 極限狀態(tài)函數(shù)的Monte Carlo可靠性靈敏度分析
8．6 小結(jié)
9 考慮裝配誤差的軸系結(jié)構(gòu)靜力學(xué)及靈敏度分析
9．1 概述
9．2 求解接觸問(wèn)題的有限元法
9．3 基于Pro／E的軸系結(jié)構(gòu)模型的建立
9．3．1 漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪模型的建立和裝配
9．3．2 滾動(dòng)軸承模型的建立
9．3．3 軸系整體結(jié)構(gòu)模型的裝配
9．4 軸系結(jié)構(gòu)的有限元分析
9．4．1 軸系結(jié)構(gòu)有限元模型的建立
9．4．2 軸系結(jié)構(gòu)接觸對(duì)的建立
9．4．3 邊界條件和載荷的確定
9．4．4 迭代求解方法
9．5 考慮裝配誤差的軸系結(jié)構(gòu)靜力學(xué)對(duì)比分析
9．6 軸系結(jié)構(gòu)可靠性靈敏度分析
9．7 計(jì)算實(shí)例
9．7．1 軸系結(jié)構(gòu)的有限元求解
9．7．2 考慮軸不平行的軸系結(jié)構(gòu)靜態(tài)對(duì)比分析
9．7．3 考慮軸不平行的齒輪靜態(tài)對(duì)比分析
9．7．4 考慮軸不平行的滾動(dòng)軸承靜態(tài)對(duì)比分析
9．7．5 軸系結(jié)構(gòu)可靠性靈敏度分析
9．8 小結(jié)
10 考慮裝配誤差和軸承徑向游隙的軸系結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)及靈敏度分析
10．1 概述
10．2 軸系結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析流程
10．3 軸系結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析方法
10．3．1 軸系結(jié)構(gòu)的有限元模型的建立
10．3．2 動(dòng)力學(xué)求解的參數(shù)設(shè)置
10．4 考慮裝配誤差的軸系結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析
10．5 考慮軸承徑向游隙的軸系結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析
10．6 軸系結(jié)構(gòu)可靠性靈敏度分析
10．7 計(jì)算實(shí)例
10．7．1 軸系結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析
10．7．2 考慮裝配誤差的軸系結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)對(duì)比分析
10．7．3 考慮軸承徑向游隙的軸系結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析
10．7．4 軸系結(jié)構(gòu)可靠性靈敏度分析
10．8 小結(jié)
11 結(jié)論
參考文獻(xiàn)